LINEAR 2

דף הנושא — חזרה מסמסטר א׳

מטריצה מצורפת וכלל קרמר

21 תכונות
9 מהתרגול בלבד
6 מלכודות
בשורה אחת

אין הרצאה — זו חזרה על סוף סמסטר א׳: הדטרמיננטה, המטריצה המצורפת שמקיימת A⋅adj(A)=adj(A)⋅A=det⁡(A)⋅InA\cdot\mathrm{adj}(A)=\mathrm{adj}(A)\cdot A=\det(A)\cdot I_n, וכלל קרמר. בפועל כל השבוע הוא תרגום של שאלות על adj\mathrm{adj} לשאלות על det⁡\det ועל הפיכות.

מה צריך לדעת קודם
  • 0מסמסטר א׳ (הרצאות 24–26): פיתוח לפי שורה/עמודה, det⁡(A)≠0  ⟺  A\det(A)\ne0 \iff A הפיכה, det⁡(AB)=det⁡Adet⁡B\det(AB)=\det A\det B
  • 0מסמסטר א׳: מרחב האפס Nul(A)\mathrm{Nul}(A), מרחב העמודות Col(A)\mathrm{Col}(A), ו-rank(A)+dim⁡Nul(A)=n\mathrm{rank}(A)+\dim\mathrm{Nul}(A)=n
למה זה מוביל
  • 1det⁡(A)≠0\det(A)\ne0 הוא מה שמכריע אם Ker TA={0}\mathrm{Ker}\,T_A=\{0\}, ומה שמאמת שקבוצת וקטורים היא בסיס (תרגיל 2 בהרצאה 1)
  • 4det⁡\det נשמרת תחת דמיון — הבדיקה השנייה בהפרכת דמיון, מיד אחרי העקבה
  • 5הפולינום האופייני det⁡(λIn−A)\det(\lambda I_n-A) — כל חישוב ע"ע הוא חישוב דטרמיננטה עם פרמטר

מה קורה ל-det⁡\det תחת כל פעולה

עמודה עם ✓ פירושה "הדטרמיננטה לא משתנה". כל שורה עם ✗ צריכה נוסחה, לא ניחוש.

תכונהdet⁡\det נשמרת?למה, ואיך משתמשים בזה
Ri→Ri+cRjR_i \to R_i + cR_j (הוספת כפולה של שורה)
הפעולה היחידה שהיא חינם. זה מה שמאפשר לרדד למשולשית בלי לעקוב אחרי מקדמים. תרגול 1 מחשב כך det⁡\det של 3×33\times3; מבחן 2024א׳ ש׳1.2.2 מנסח זאת מפורשות.
Ri↔RjR_i \leftrightarrow R_j (החלפת שתי שורות)
הסימן מתהפך: det⁡→−det⁡\det \to -\det. במבחן 2025ב׳ ש׳4.1 מבצעים 10121012 החלפות — מספר זוגי, ולכן det⁡\det לא משתנה — ומקבלים 2025!2025!. סִפרי את ההחלפות.
Ri→cRiR_i \to cR_i (כפל שורה בסקלר)
det⁡→c⋅det⁡\det \to c\cdot\det. שימי לב שזו שורה אחת בלבד; ראי את השורה על αA\alpha A למטה.
שחלוף AtA^t
det⁡(At)=det⁡(A)\det(A^t)=\det(A). דף הנוסחאות נותן פיתוח לפי שורה ולפי עמודה — זו בדיוק אותה אמירה. מסקנה מעשית: כל כלל על שורות תקף גם על עמודות.
מכפלה ABAB
אבל יש נוסחה מלאה: det⁡(AB)=det⁡A⋅det⁡B\det(AB)=\det A\cdot\det B. מכאן det⁡(A−1)=1det⁡A\det(A^{-1})=\dfrac{1}{\det A} ו-det⁡(Ak)=(det⁡A)k\det(A^k)=(\det A)^k.
כפל בסקלר αA\alpha A
det⁡(αA)=αndet⁡(A)\det(\alpha A)=\alpha^n\det(A) — החזקה nn, לא 11. הדוגמה שמופיעה במטלה 2 ש׳1(ג): det⁡(2I2)=4\det(2I_2)=4 ולא 22.
סכום A+BA+B
אין שום נוסחה. det⁡(A+B)≠det⁡A+det⁡B\det(A+B)\ne\det A+\det B בדרך כלל: A=B=I2A=B=I_2 נותן 44 מול 22. אם את כותבת שוויון כזה — הפסדת את הסעיף.
שורה (או עמודה) של אפסים
det⁡=0\det=0 מיידית. במטלה 1 ש׳5(ב) יש שתי שורות אפסים, ולכן כל מינור מסדר n−1n-1 מכיל שורת אפסים ומתקבל adj(A)=0\mathrm{adj}(A)=0 — שורת אפסים אחת בלבד אינה מאפסת את adj\mathrm{adj}.
שתי שורות זהות / תלויות לינארית
det⁡=0\det=0, כי הדטרמיננטה מתחלפת (alternating\text{alternating}). מטלה 1 ש׳6(ה) בנויה כולה על זה.
מטריצה משולשית (עליונה או תחתונה)
אין מה "לשמר" — פשוט det⁡=\det= מכפלת האלכסון. זו נקודת העצירה של כל רידוד.
המצורפת adj(A)\mathrm{adj}(A)
det⁡(adj(A))=(det⁡A)n−1\det(\mathrm{adj}(A))=(\det A)^{n-1} — מתרגול 1, ולא על דף הנוסחאות. זה הכלי שפותר את כל שאלות ה"adj\mathrm{adj} ⟸ det⁡\det".
סדר החישוב של det⁡\det, מהזול ליקר: שורת אפסים או שתי שורות זהות ⟹ det⁡=0\det=0, סיימת → רידוד ב-Ri→Ri+cRjR_i\to R_i+cR_j בלבד → ספירת החלפות שורות → מכפלת האלכסון. פיתוח לפי שורה שווה רק כשיש שורה או עמודה עם הרבה אפסים.

זהויות של adj\mathrm{adj} — מה נכון ומה מלכודת

רוב הזהויות הוכחו בקורס בהנחה ש-A,BA,B הפיכות; שם ההוכחה היא שורה אחת.

תכונהנכון?למה, ואיך משתמשים בזה
A⋅adj(A)=adj(A)⋅A=det⁡(A)InA\cdot\mathrm{adj}(A)=\mathrm{adj}(A)\cdot A=\det(A)I_n
לכל A∈Mn(F)A\in M_n(\mathbb{F}) עם n≥2n\ge2, בלי הנחת הפיכות. תרגול 1 מדגיש: אלה שני משפטים — שהן מתחלפות, ושהמכפלה סקלרית.
AA לא הפיכה ⇒A⋅adj(A)=0n\Rightarrow A\cdot\mathrm{adj}(A)=0_n
נובע ישירות (det⁡A=0\det A=0). זה מה שהופך את adj(A)\mathrm{adj}(A) לתשובה מוכנה לשאלה "מצאו B≠0B\ne0 עם AB=BA=0AB=BA=0".
adj(At)=(adj(A))t\mathrm{adj}(A^t)=(\mathrm{adj}(A))^t
תרגול 1, נובע ישירות מההגדרה. מסקנה: AA סימטרית ⇒adj(A)\Rightarrow \mathrm{adj}(A) סימטרית.
adj(A−1)=(adj(A))−1=Adet⁡A\mathrm{adj}(A^{-1})=(\mathrm{adj}(A))^{-1}=\dfrac{A}{\det A}
תרגול 1 ומטלה 1 ש׳3(א). דורש AA הפיכה.
adj(A) adj(B)=adj(BA)\mathrm{adj}(A)\,\mathrm{adj}(B)=\mathrm{adj}(BA)
הסדר מתהפך, כמו בהופכי ובשחלוף. מטלה 1 ש׳3(ב), ונשאל שוב כלשונו במבחן 2024א׳ ש׳3.2. הוכח בקורס עבור A,BA,B הפיכות.
adj(A) adj(B)=adj(AB)\mathrm{adj}(A)\,\mathrm{adj}(B)=\mathrm{adj}(AB)
הסדר הפוך. זו הטעות הכי נפוצה בכל הפרק.
det⁡(adj(A))=(det⁡A)n−1\det(\mathrm{adj}(A))=(\det A)^{n-1}
תרגול 1. בשימוש במטלה 1 ש׳6(ד) ובמבחן 2024ב׳ ש׳2.2. לא על דף הנוסחאות — לשנן.
AA הפיכה   ⟺  adj(A)\iff \mathrm{adj}(A) הפיכה
תרגול 1. הכיוון ⇐\Leftarrow קל; הכיוון ⇒\Rightarrow דורש קודם להראות ש-A≠0A\ne 0.
adj(αA)=α adj(A)\mathrm{adj}(\alpha A)=\alpha\,\mathrm{adj}(A)
האמת: adj(αA)=αn−1adj(A)\mathrm{adj}(\alpha A)=\alpha^{n-1}\mathrm{adj}(A) (כל מינור הוא מסדר n−1n-1). מטלה 1 ש׳6(ב) מפריכה את adj(−A)=−adj(A)\mathrm{adj}(-A)=-\mathrm{adj}(A) עם A=I3A=I_3: adj(−I3)=I3\mathrm{adj}(-I_3)=I_3.
adj(A+B)=adj(A)+adj(B)\mathrm{adj}(A+B)=\mathrm{adj}(A)+\mathrm{adj}(B)
מטלה 1 ש׳6(ג): A=diag(1,0,0)A=\mathrm{diag}(1,0,0), B=diag(0,1,0)B=\mathrm{diag}(0,1,0) — שתי המצורפות 030_3, אבל adj(A+B)=diag(0,0,1)\mathrm{adj}(A+B)=\mathrm{diag}(0,0,1).
adj(diag(α1,α2,α3))=diag(α2α3,α1α3,α1α2)\mathrm{adj}(\mathrm{diag}(\alpha_1,\alpha_2,\alpha_3))=\mathrm{diag}(\alpha_2\alpha_3,\alpha_1\alpha_3,\alpha_1\alpha_2)
מטלה 1 ש׳6(א). מכונת ההפרכות שלך — כל טענה כללית על adj\mathrm{adj} נבדקת קודם על אלכסוניות.
adj(A)\mathrm{adj}(A) סימטרית ⇒A\Rightarrow A סימטרית
נכון רק אם AA הפיכה (מטלה 1 ש׳5(א)). דוגמה נגדית: AA עם 11 יחיד בפינה הימנית העליונה — שתי שורות אפסים, ולכן adj(A)=03\mathrm{adj}(A)=0_3 סימטרית ו-AA לא (מטלה 1 ש׳5(ב)).
המהלך שפותר כמעט כל שאלת adj\mathrm{adj} עם מטריצות הפיכות: החליפי מיד כל adj(X)\mathrm{adj}(X) ב-det⁡(X)⋅X−1\det(X)\cdot X^{-1}. מטלה 1 ש׳3 כולה, מבחן 2024א׳ ש׳3.2 ומבחן 2025ב׳ ש׳5.2 מתקצרים לשתי שורות.

מתי מותר להשתמש בכלל קרמר

קרמר הוא נוסחה, לא שיטת פתרון. הוא משתלם רק בשני מצבים.

תכונהמותר / משתלם?למה, ואיך משתמשים בזה
AA ריבועית והפיכה
תנאי המשפט המדויק. אז יש פתרון יחיד ו-xj=det⁡(Aj)det⁡(A)x_j=\dfrac{\det(A_j)}{\det(A)}, כאשר AjA_j מתקבלת מהחלפת העמודה ה-jj ב-b⃗\vec b.
AA ריבועית עם det⁡(A)=0\det(A)=0
המכנה מתאפס — אין מה לעשות. אם יש פרמטר בשאלה, קודם מוצאים לאילו ערכי הפרמטר det⁡≠0\det\ne0.
AA אינה ריבועית
לא ישירות. מעבירים משתנה אחד לאגף ימין ומתייחסים אליו כאל קבוע, ואז בודקים שמטריצת המקדמים שנשארה הפיכה. מטלה 1 ש׳1(ב), תרגול 1.
מבקשים רק משתנה אחד
זה היתרון האמיתי. מחשבים det⁡(A)\det(A) ואת המונה היחיד הדרוש. במבחן 2023א׳ מבקשים "חשבו את yy" — ולא פותרים את המערכת בכלל.
מערכת הומוגנית (b⃗=0⃗\vec b=\vec 0) עם AA הפיכה
חוקי אבל חסר תועלת: בכל AjA_j יש עמודת אפסים, ולכן כל המונים 00 והפתרון הוא x⃗=0⃗\vec x=\vec 0. זה מנסח מחדש "הפיכה ⟹ גרעין טריוויאלי".
לפני שאת כותבת שבר אחד — כתבי במפורש "det⁡(A)=…≠0\det(A)=\dots\ne0 ולכן קיים פתרון יחיד". בלי המשפט הזה כלל קרמר לא חוקי, וזה הניקוד הראשון שנופל.

מה שעלה בתרגול ולא בהרצאה (9)

בדיוק החלק שנופל בין הכיסאות — כאן הוא במקום אחד
  • adj(At)=(adj(A))t\mathrm{adj}(A^t)=(\mathrm{adj}(A))^t, ומסקנה מיידית: אם AA סימטרית אז adj(A)\mathrm{adj}(A) סימטרית. ההוכחה היא שורה אחת מההגדרה, כי Mij(At)=Mji(A)M_{ij}(A^t)=M_{ji}(A).תרגול 1
  • adj(A−1)=(adj(A))−1\mathrm{adj}(A^{-1})=(\mathrm{adj}(A))^{-1} עבור AA הפיכה. ההוכחה: מכפילים adj(A)adj(A−1)\mathrm{adj}(A)\mathrm{adj}(A^{-1}) ומשחילים A⋅A−1A\cdot A^{-1} באמצע. במטלה 1 ש׳3(א) מקבלים את הצורה המפורשת adj(A−1)=Adet⁡A\mathrm{adj}(A^{-1})=\dfrac{A}{\det A}.תרגול 1, מטלה 1 ש׳3(א)
  • det⁡(adj(A))=(det⁡A)n−1\det(\mathrm{adj}(A))=(\det A)^{n-1} לכל AA. ההוכחה: (det⁡A)n=det⁡(det⁡(A)In)=det⁡(adj(A)A)=det⁡(adj(A))det⁡(A)(\det A)^n=\det(\det(A)I_n)=\det(\mathrm{adj}(A)A)=\det(\mathrm{adj}(A))\det(A); המקרה הלא-הפיך מטופל בנפרד. זה הכלי היחיד שמתרגם זהות עם adj\mathrm{adj} לזהות עם det⁡\det.תרגול 1
  • AA הפיכה   ⟺  adj(A)\iff \mathrm{adj}(A) הפיכה. בכיוון ⇒\Rightarrow (מ-adj(A)\mathrm{adj}(A) הפיכה ל-AA הפיכה) מראים קודם ש-A≠0A\ne0 (אחרת adj(A)=0\mathrm{adj}(A)=0), ואז מ-adj(A)A=det⁡(A)I\mathrm{adj}(A)A=\det(A)I מקבלים A=det⁡(A)(adj(A))−1A=\det(A)(\mathrm{adj}(A))^{-1}; אם היה det⁡(A)=0\det(A)=0 היה יוצא A=0A=0 — סתירה.תרגול 1
  • אם A,B∈Mn(R)A,B\in M_n(\mathbb{R}) הפיכות, n≥3n\ge3, ומתקיים adj(A)⋅B=A⋅adj(B)\mathrm{adj}(A)\cdot B=A\cdot\mathrm{adj}(B) — אז ∣det⁡(A)∣=∣det⁡(B)∣|\det(A)|=|\det(B)|. מפעילים det⁡\det על שני האגפים, מקבלים det⁡(A)n−2=det⁡(B)n−2\det(A)^{n-2}=\det(B)^{n-2}, ומ-n≥3n\ge3 מוציאים שורש. הופיע ככתבו במבחן 2024ב׳ ש׳2.2.תרגול 1
  • אם adj(A),adj(B)\mathrm{adj}(A),\mathrm{adj}(B) מתחלפות — A,BA,B לא בהכרח מתחלפות. אבל: אם A,BA,B הפיכות זה כן נכון, ולפי תרגול 1 גם כל זוג 2×22\times2 מקיים את הטענה. לכן דוגמה נגדית חייבת להיות מסדר ≥3\ge3 ולא הפיכה: שתי מטריצות מדרגה 11 מסדר 33 — כל מינור 2×22\times2 שלהן מתאפס, ולכן adj(A)=adj(B)=03\mathrm{adj}(A)=\mathrm{adj}(B)=0_3 מתחלפות, בעוד AB≠BAAB\ne BA.תרגול 1
  • התשובה המוכנה ל"מצאו B≠0B\ne0 כך ש-AB=BA=0AB=BA=0": B=adj(A)B=\mathrm{adj}(A), כי A adj(A)=adj(A)A=det⁡(A)I=0A\,\mathrm{adj}(A)=\mathrm{adj}(A)A=\det(A)I=0. בתרגול עם A=(110101110)A=\begin{pmatrix}1&1&0\\1&0&1\\1&1&0\end{pmatrix} (שתי שורות זהות ⟹ det⁡=0\det=0) מקבלים B=(−10110−110−1)B=\begin{pmatrix}-1&0&1\\1&0&-1\\1&0&-1\end{pmatrix}.תרגול 1
  • בקרמר עם פרמטר חופשי — הבחירה איזה משתנה לשחרר היא חלק מהפתרון. בתרגול 1, במערכת 2×32\times3, שחרור zz נתן מטריצת מקדמים הפיכה ושחרור yy נתן מטריצה לא הפיכה שבה אסור להשתמש בקרמר.תרגול 1
  • מטלה 1 ש׳4 מוכיחה שהתוצאה אינה תלויה בבחירת הפרמטר החופשי: {det⁡(A2)det⁡(A)}={det⁡(B2)det⁡(B)}\left\{\frac{\det(A_2)}{\det(A)}\right\}=\left\{\frac{\det(B_2)}{\det(B)}\right\} — שתי הבחירות מייצרות את אותה קבוצת ערכים למשתנה הנדון (לא מרחב וקטורי). ההוכחה מתפצלת: אם c⃗1,c⃗3\vec c_1,\vec c_3 בת"ל שתי הקבוצות שוות ל-F\mathbb{F} כולו; אם הן ת"ל שתי הקבוצות הן אותה נקודה בודדת.מטלה 1 ש׳4

תכונות קטנות שחייבים לדעת (12)

12 מסומנות בצהוב — אלה שמכריעות שאלות
  • [adj(A)]ij=(−1)i+jMji[\mathrm{adj}(A)]_{ij}=(-1)^{i+j}M_{ji} — האינדקסים מתהפכים. ניסוח שקול: [adj(A)]ij=(−1)i+jMij(At)[\mathrm{adj}(A)]_{ij}=(-1)^{i+j}M_{ij}(A^t). זהו שחלוף מטריצת הקופקטורים.תרגול 1 / דף נוסחאות
  • המשפט A⋅adj(A)=adj(A)⋅A=det⁡(A)InA\cdot\mathrm{adj}(A)=\mathrm{adj}(A)\cdot A=\det(A)I_n מנוסח עבור n≥2n\ge2 בלבד. אין מה לומר על 1×11\times1.תרגול 1
  • הסיבה שהמכפלה יוצאת אלכסונית: פיתוח לפי שורה "לא נכונה" נותן אפס. מפורשות, ∑j=1n(−1)1+j[A]2jM1j(A)=0F\sum_{j=1}^{n}(-1)^{1+j}[A]_{2j}M_{1j}(A)=0_{\mathbb{F}} — זו הדטרמיננטה של המטריצה שבה שורה 1 הוחלפה בשורה 2, ולכן יש שתי שורות שוות.מטלה 1 ש׳6(ה)
  • AA הפיכה ⇒A−1=1det⁡Aadj(A)\Rightarrow A^{-1}=\dfrac{1}{\det A}\mathrm{adj}(A). בכיוון הפוך זה הכלי לחשב adj\mathrm{adj} בלי מינורים: adj(A)=det⁡(A)⋅A−1\mathrm{adj}(A)=\det(A)\cdot A^{-1}.תרגול 1, מטלה 1 ש׳2(ב)
  • כשנתונה A−1A^{-1} ומבקשים adj(A)\mathrm{adj}(A): קודם מנמקים ש-AA קיימת (כלומר det⁡(A−1)≠0\det(A^{-1})\ne0), אחר כך det⁡(A)=1det⁡(A−1)\det(A)=\dfrac{1}{\det(A^{-1})}, ולבסוף adj(A)=det⁡(A)A−1\mathrm{adj}(A)=\det(A)A^{-1}.מטלה 1 ש׳2(ב) + שאלות נוספות ש׳1
  • הנוסחה ל-2×22\times2 מסמסטר א׳ היא מקרה פרטי: adj(abcd)=(d−b−ca)\mathrm{adj}\begin{pmatrix}a&b\\c&d\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}d&-b\\-c&a\end{pmatrix}. תרגול 1 מציין שבגללה טענות מסוימות נכונות תמיד ב-2×22\times2 — ולכן דוגמה נגדית חייבת להיות מסדר 33 ומעלה.תרגול 1
  • det⁡(αA)=αndet⁡(A)\det(\alpha A)=\alpha^n\det(A), ולכן det⁡:M2(R)→R\det:M_2(\mathbb{R})\to\mathbb{R} אינה העתקה לינארית: det⁡(2I2)=4≠2=2det⁡(I2)\det(2I_2)=4\ne2=2\det(I_2).מטלה 2 ש׳1(ג)
  • מעל Z11\mathbb{Z}_{11}: אם K∈M11(Z11)K\in M_{11}(\mathbb{Z}_{11}) הפיכה אז det⁡(adj(K))=det⁡(K)10≡1\det(\mathrm{adj}(K))=\det(K)^{10}\equiv1 — (det⁡K)n−1(\det K)^{n-1} ועוד המשפט הקטן של פרמה. המבנה "חזקה n−1n-1 מעל Zp\mathbb{Z}_p" הוא דגל אדום לפרמה.מטלה 1 ש׳6(ד)
  • למטריצה שלמה A∈Mn(Z)A\in M_n(\mathbb{Z}) הפיכה: A−1A^{-1} שלמה אם"ם ∣det⁡(A)∣=1|\det(A)|=1. הכיוון החזק נובע מכך ש-adj(A)\mathrm{adj}(A) תמיד שלמה (מינורים של שלמים), ו-A−1=adj(A)/det⁡(A)A^{-1}=\mathrm{adj}(A)/\det(A).מבחן 2024 סימולציה ש׳3.1
  • כלל קרמר: AjA_j מתקבלת מהחלפת העמודה ה-jj ב-b⃗\vec b (לא השורה). קל לבדוק את עצמך: AjA_j חייבת להישאר בגודל n×nn\times n ולהכיל את b⃗\vec b כעמודה.תרגול 1 / דף נוסחאות
  • דף הנוסחאות מכיל רק את [adj(A)]ij=(−1)i+jMji[\mathrm{adj}(A)]_{ij}=(-1)^{i+j}M_{ji}, את A−1=adj(A)/det⁡(A)A^{-1}=\mathrm{adj}(A)/\det(A) ואת כלל קרמר. כל שאר תכונות ה-adj\mathrm{adj} (שחלוף, הופכי, מכפלה, det⁡(adj)\det(\mathrm{adj})) אינן שם.דף נוסחאות מורחב
  • להוכיח את A⋅adj(A)=det⁡(A)InA\cdot\mathrm{adj}(A)=\det(A)I_n נשאל ישירות במבחן, 15 נקודות ("See lectures"). זה משפט לשינון מלא, לא רק לשימוש.מבחן 2025א׳ ש׳2.1

אם נתון לי כך — באמת שואלים אותי את זה (6)

נתוןנתונות A,BA,B הפיכות ומבקשים להוכיח זהות שמערבת adj\mathrm{adj}
שואליםזו שאלת אלגברה של מטריצות, לא שאלה על מינורים.
המהלךהחליפי מיד כל adj(X)\mathrm{adj}(X) ב-det⁡(X)⋅X−1\det(X)\cdot X^{-1}, ותני לסקלרים לזוז חופשי. כך נפתרות מטלה 1 ש׳3(א),(ב),(ג), מבחן 2024א׳ ש׳3.2 ומבחן 2025ב׳ ש׳5.2 — כל אחת בשתי שורות. הנתון B2=InB^2=I_n פירושו B−1=BB^{-1}=B, והנתון det⁡(B)=1\det(B)=1 פירושו adj(B)=B\mathrm{adj}(B)=B.
נתוןנתונה זהות עם adj\mathrm{adj} ומבקשים מסקנה על הדטרמיננטות
שואליםהפעילי det⁡\det על שני האגפים.
המהלךשני הכלים היחידים: det⁡(XY)=det⁡Xdet⁡Y\det(XY)=\det X\det Y ו-det⁡(adj(X))=(det⁡X)n−1\det(\mathrm{adj}(X))=(\det X)^{n-1}. מצמצמים ב-det⁡(A)−1det⁡(B)−1\det(A)^{-1}\det(B)^{-1}, מקבלים det⁡(A)n−2=det⁡(B)n−2\det(A)^{n-2}=\det(B)^{n-2}, ומ-n≥3n\ge3 מוציאים שורש ומקבלים ערך מוחלט (תרגול 1, מבחן 2024ב׳ ש׳2.2). שימי לב למה n≥3n\ge3 הכרחי: ב-n=2n=2 המעריך הוא 00 ואין מידע.
נתון"מצאו B≠0B\ne0 כך ש-AB=BA=0AB=BA=0" או "הראו שקיימת BB לא טריוויאלית עם AB=0AB=0"
שואליםבדקי ש-det⁡(A)=0\det(A)=0 וקחי B=adj(A)B=\mathrm{adj}(A).
המהלךמזהים det⁡(A)=0\det(A)=0 בעין (שתי שורות שוות / שורת אפסים / תלות), מחשבים adj(A)\mathrm{adj}(A) ומצטטים A adj(A)=adj(A)A=det⁡(A)I=0A\,\mathrm{adj}(A)=\mathrm{adj}(A)A=\det(A)I=0. חובה לוודא ש-adj(A)≠0\mathrm{adj}(A)\ne0 — אם כל המינורים מסדר n−1n-1 מתאפסים (למשל rank(A)≤n−2\mathrm{rank}(A)\le n-2) הטריק נכשל וצריך דרך אחרת.
נתוןמערכת לא ריבועית, או מערכת עם אינסוף פתרונות, ומבקשים "פתרון כללי בעזרת קרמר"
שואליםהעבירי משתנה אחד לאגף ימין והתייחסי אליו כאל קבוע.
המהלךמטלה 1 ש׳1(ב) ותרגול 1: מ-2×32\times3 עוברים ל-2×22\times2 בפרמטר zz, מחשבים x(z),y(z)x(z),y(z), וכותבים את הפתרון כווקטור (x(z),y(z),z)(x(z),y(z),z) לכל zz. אחרי ההעברה חובה לוודא שהמטריצה שנשארה הפיכה — לא כל בחירת פרמטר עובדת.
נתוןמבקשים רק ערך של משתנה אחד, או שיש פרמטר tt במערכת
שואליםקרמר, ורק המונה הרלוונטי.
המהלךמחשבים det⁡(A)\det(A) פעם אחת (וגם מנמקים בעזרתו למה יש פתרון יחיד לכל tt), ואז רק את det⁡(Aj)\det(A_j) הדרוש. מטלה 1 ש׳1(א): det⁡(A)=−77\det(A)=-77 קבוע, והפתרון יוצא פונקציה ליניארית של tt. מבחן 2023א׳: "חשבו את yy" — סעיף שלם בלי לפתור מערכת.
נתון"הוכיחו או הפריכו" טענה כללית על adj\mathrm{adj}
שואליםקודם בודקים על אלכסוניות ועל ±In\pm I_n — רק אז מנסים להוכיח.
המהלךמטלה 1 ש׳6: הנוסחה adj(diag(α1,α2,α3))=diag(α2α3,α1α3,α1α2)\mathrm{adj}(\mathrm{diag}(\alpha_1,\alpha_2,\alpha_3))=\mathrm{diag}(\alpha_2\alpha_3,\alpha_1\alpha_3,\alpha_1\alpha_2) מפריכה גם את adj(−A)=−adj(A)\mathrm{adj}(-A)=-\mathrm{adj}(A) (עם A=I3A=I_3) וגם את adj(A+B)=adjA+adjB\mathrm{adj}(A+B)=\mathrm{adj}A+\mathrm{adj}B (עם diag(1,0,0)\mathrm{diag}(1,0,0) ו-diag(0,1,0)\mathrm{diag}(0,1,0)). מטריצות שכל המינורים שלהן 00 הן המכונה השנייה — הן נותנות adj=0\mathrm{adj}=0.

מלכודות (6)

השורה האדומה היא מה שהמוח אומר לך אוטומטית
[adj(A)]ij=(−1)i+jMij[\mathrm{adj}(A)]_{ij}=(-1)^{i+j}M_{ij}
MjiM_{ji} — האינדקסים מתהפכים. adj\mathrm{adj} היא השחלוף של מטריצת הקופקטורים. אם תשכחי, תקבלי את A−1A^{-1} משוחלפת, וזה נראה נכון עד שהיא לא סימטרית.
adj(A) adj(B)=adj(AB)\mathrm{adj}(A)\,\mathrm{adj}(B)=\mathrm{adj}(AB)
adj(A) adj(B)=adj(BA)\mathrm{adj}(A)\,\mathrm{adj}(B)=\mathrm{adj}(BA). הסדר מתהפך, בדיוק כמו (AB)−1=B−1A−1(AB)^{-1}=B^{-1}A^{-1} ו-(AB)t=BtAt(AB)^t=B^tA^t — כי ההוכחה עוברת דרכם.
det⁡(A+B)=det⁡A+det⁡B\det(A+B)=\det A+\det B, או det⁡(αA)=αdet⁡A\det(\alpha A)=\alpha\det A
אין כלל לסכום כלל, ו-det⁡(αA)=αndet⁡A\det(\alpha A)=\alpha^n\det A. הבדיקה: det⁡(2I2)=4≠2\det(2I_2)=4\ne2. יתר על כן — מטלה 2 ש׳4 מוכיחה שלכל 2≤n2\le n, פונקציה Δ:Mn(F)→F\Delta:M_n(\mathbb{F})\to\mathbb{F} שהיא גם לינארית וגם מולטי-לינארית היא בהכרח 00 (ההנחה n≥2n\ge2 הכרחית: ב-n=1n=1 הזהות היא דוגמה נגדית). כלומר det⁡\det לא יכולה להיות לינארית, זו לא במקרה.
כתבתי A−1=1det⁡Aadj(A)A^{-1}=\frac{1}{\det A}\mathrm{adj}(A) ישר
הנוסחה חוקית רק אחרי שנימקת ש-det⁡(A)≠0\det(A)\ne0. באותה מידה: כשנתונה A−1A^{-1} ומבקשים adj(A)\mathrm{adj}(A), מטלה 1 ש׳2(ב) דורשת קודם להסביר למה AA בכלל קיימת — כלומר ש-A−1A^{-1} הפיכה.
adj(A)\mathrm{adj}(A) סימטרית ⟹ AA סימטרית
רק כש-AA הפיכה (מטלה 1 ש׳5(א), וההוכחה מסתמכת על A=det⁡(A)(adj(A))−1A=\det(A)(\mathrm{adj}(A))^{-1}). בלי הפיכות זה נופל: מטריצה 3×33\times3 עם 11 בודד בפינה — adj(A)=03\mathrm{adj}(A)=0_3 סימטרית, AA לא.
הפעלתי קרמר על המערכת כמו שהיא
קרמר דורש AA ריבועית והפיכה. מערכת 2×32\times3 אינה עונה על הדרישה — צריך קודם להעביר משתנה לאגף ימין, ואז לבדוק שהמטריצה 2×22\times2 שנשארה הפיכה. תרגול 1 מראה בחירה שעובדת ובחירה שלא.